Etude d'un procédé de recristallisation de plaquettes de silicium fritté pour la réalisation de cellules solaires photovoltaïques

par Pierre Bellanger

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Anne Kaminski-Cachopo et de Luc Pichon.

Soutenue en 2010

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Aujourd'hui dans le domaine du photovoltaïque, les différentes étapes de fabrication de plaquettes de silicium restent trop chères, principalement en raison d'une forte consommation d'énergie et de matière première. En effet, environ 50 % de silicium est perdu durant l'étape de sciage des lingots et parmi les différentes voies explorées qui permettent d'éviter cette étape, le frittage de poudre de silicium est très prometteur pour la production de plaquettes de grande surface. L'entreprise S'tile située à Poitiers développe un nouveau procédé de fabrication de plaquettes composé de deux étapes : une étape de frittage basée sur la compression de poudre de silicium à haute température et une étape de recristallisation qui est nécessaire pour obtenir une structure cristalline adaptée à la réalisation de cellules photovoltaïque. Dans ce travail de thèse, l'échantillon est recristallisé par ZMR (Zone metting recristallisation) ou par FWR (Full Wafer Recristallisation). Dans un premier temps, une caractérisation structurale et chimique du matériau est réalisée. Les caractérisation électriques du matériau sont alors mesurées et la mobilité atteint des valeurs de 150 et 250 cm^(2). V^(-1 ). S^(-1) respectivement sur les échantillons recristallisés par FWR et par ZMR. Le dopage de type p est compris entre 5*10^(16) et 3*10^(17) at/cm3. La durée de vie atteint des valeurs de l'ordre de la microseconde. Après fabrication de cellules, un rendement de 8,9 % est obtenu en utilisant un procédé simplifié sans texturation. D'autres caractérisations comme la réponse spectrale, la thermographie infrarouge et la mesure de Suns-Voc sont aussi réalisées.

  • Titre traduit

    = Study of the recrystallization of sintered silicon waters dedicated to the production of photovoltaic solar cells


  • Résumé

    Today in the field of photovoltaics the various stages of manufacture of silicon waters are prohibitively expensive, mainly due to high consumption of energy and raw materials. Approximately 50% of the silicon is lest du ring the step of sawing the ingots and among different technologies explored that avoid this step the sintering of silicon powder is highly promising for producing large-area wafers. The company S'TlLE, located in Poitiers, is developing a new two-stage wafer fabrication process comprising a sintering stage based on the compression of silicon powder, and a high temperature recrystallization stage which is necessary to obtain a crystal structure suited to the production of photovoltaic cells. In this thesis, the sample is recrystallized by ZMR (zone melting recrystallization) or FWR (full wafer recrystallization). Initially, a structural and chemical characterization of the material is made. The electrical characteristics of the material are then measured, and the mobility reaches values of 150 and 250 cm^(2). V^(-1 ). S^(-1) respectively on samples recrystallized by FWR and ZMR. The p-type doping is 5 * 3 * 10^(16) and 10^(17) at/cm^(3). The lifetime reaches values of about one microsecond. After the fabrication of cells, an efficiency of 8. 9% is obtained using a simplified process without texturing. Other analyses such as spectral response, thermal imaging and measurement of Suns-Voc are also carried out.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (140 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitre

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3646)
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